211service.com
Växande organ och hjälpa sår att läka
Ett nytt stretchigt tyg tillverkat genom att länka samman proteinerna som finns i muskelvävnad kan utgöra en ställning för att odla nya organ. Det kan också användas som en beläggning för bandage för att hjälpa sår att läka snabbt och med mindre ärrbildning. Tyget gjordes i laboratoriet av Kevin Kit Parker , professor vid Harvard's School of Engineering and Applied Science.
Proteinmönster: Denna datorrendering visar ringar på tyg tillverkat av protein. Sådana tyger skulle kunna användas som ställningar för att odla organ.
När kroppen växer fram ny vävnad utsöndrar celler fibronektin – en stark, stretchig typ av protein som fungerar som en stödjande ställning. Formen och strukturen som fibronektin antar styr den efterföljande tillväxten av nya celler, vilket ger den resulterande vävnaden den korrekta formen.
Parkers team skapar tyget genom att deponera fibronektinmolekyler ovanpå en vattenavvisande polymeryta. Detta gör att proteinerna, som normalt buntas ihop, löses upp. Därefter stämplas proteinskiktet på ett lösbart, vattenattraherande polymerark ovanpå en glasbit. Att tillsätta vatten och värma upp blandningen till rumstemperatur gör att proteinerna länkar samman för att bilda tyget. Det löser också upp polymeren så att tyget kan skalas bort och samlas upp.
Teamet gjorde provbitar av material som var 10 nanometer tjocka och cirka 2,5 centimeter breda. Forskarna kan kontrollera tygets arkitektur och mekaniska egenskaper genom att använda olika proteiner, eller ändra sättet de är anpassade.
Olika forskargrupper utvecklar sätt att odla ersättningsvävnad i labbet, men en stor utmaning är att ge rätt riktning för tillväxten av nya celler. Forskare har tidigare gjort cellbyggnadsställningar genom att spola de levande cellerna från skördade lever och hjärtan och genom att skapa cellskelett gjorda av polymerer.
Genom att bygga den nya ställningen från proteinet och uppåt kan Parkers team programmera in riktningssignaler i byggnadsställningens arkitektur och på så sätt rikta celltillväxten i önskad riktning. Att använda naturliga proteiner snarare än syntetiska polymerer eller decellulariserade organ minskar sannolikheten för att den nya vävnaden kommer att avvisas när den väl har implanterats.
I ett experiment odlade forskargruppen hjärtmuskelceller ovanpå ett stycke färdigt tyg. Tyget fick muskelcellerna att länka samman för att bilda en vävnad som slog, när den stimulerades elektriskt, under en vecka.
Det är ett väldigt smart tillvägagångssätt, säger Juan Hinestroza , biträdande professor och chef för Textiles Nanotechnology Laboratory vid Cornell University. Styrningen av byggnadsställningens arkitektur är verkligen, verkligen ny. Och skalbarheten – du kan använda den för att göra större mönster.
Förutom att bygga tredimensionella byggnadsställningar för organrekonstruktion kan det nya tyget bäddas in i bandage, påskynda sårläkning och minimera ärrbildning.
Materialet kunde också hitta andra nya användningsområden. En tilltalande egenskap är dess ovanliga elasticitet. Fibronektinproteinet, som utgör bastråden i tyget, är en del av det molekylära maskineriet som gör att musklerna kan dra ihop sig och slappna av.
[Fibronektin] komprimeras som en fjäder när du drar ihop din muskel, och när du slappnar av trycker den tillbaka den, säger Parker. Denna struktur ger tyget dess elasticitet och gör att det kan sträckas upp till 18 gånger sin ursprungliga längd. När du drar i tyget viker du ut proteinerna, vilket ger ytterligare styrka, säger Parker.
Parkers team undersöker det nya tygets mekaniska egenskaper och undersöker dess styrka och töjbarhet. Den nya stämplingsmetoden kan låta dem göra större, mer komplexa tyger. Bastekniken är nere, säger Parker. Nu måste vi underlätta spinout-applikationerna.